ФАЗОКОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРЕСЕЛЕКТОР-СМЕСИТЕЛЬ ПРИЕМНИКА РАДИОСИГНАЛОВ Российский патент 2010 года по МПК H04B1/10 

Описание патента на изобретение RU2388145C2

Изобретение относится к области приема радиосигналов.

Известны фазокомпенсационные преселекторы-смесители (преобразователи частоты) приемника радиосигналов, описанные в литературе, например, в:

1. Горелов Г.В., Фомин А.Ф., Волков А.А., Котов В.К. Теория передача сигналов на железнодорожном транспорте. - М:. Транспорт, 2001, с.304-306.

2. Верзунов М.В. и др. Однпополосная модуляция. - М.: Воениздат, 1962, с.95-101.

3. Момот Е.Г. Проблемы и техника синхронного радиоприема. - М.: Наука, 1961, с.59-60.

По технической сущности наиболее близким к изобретению является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип. Во втором и третьем источниках описаны аналоги изобретения.

Прототип состоит из двух смесителей, гетеродина, фазовращателя на 90°, полосового фазовращателя на 90°, фазоинвертора, сумматора, фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), причем входы обоих смесителей соединены между собой накоротко и подключены к выходу усилителя радиочастоты (УРЧ) приемника; выход первого смесителя подключен к одному входу сумматора непосредственно, а выход другого смесителя подключен ко второму входу сумматора через последовательно соединенные полосовой фазовращатель на 90° и фазоинвертор; выход сумматора подключен к входу ФСС; выход гетеродина соединен со вторым вводом первого смесителя непосредственно и со вторым входом второго смесителя - через фазовращатель на 90°.

Основным недостатком прототипа является относительно низкая степень подавления зеркального канала σЗ=30 дБ из-за большой погрешности Δφ=2°-3° фазового сдвига на угол φ=90° в полосовом фазовращателе, что приводит к существенному снижению качества радиоприема.

Техническим результатом изобретения является повышение качества радиоприема за счет повышения степени подавления зеркального канала до требуемого значения σЗ=80 дБ.

Сущность изобретения состоит в том, что в фазокомпенсационный преселектор-смеситель приемника радиосигналов, состоящий из усилителя радиочастоты (УРЧ), первого и второго смесителей, гетеродина, фазовращателя на 90°; фазоинвертора, сумматора, фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), причем сигнальные входы обоих смесителей соединены между собой накоротко и подключены к выходу УРЧ приемника, а гетеродин своим выходом подключен по второму входу первого смесителя непосредственно и ко второму входу второго смесителя - через фазовращатель на 90°; выход сумматора соединен со входом ФСС, введены дополнительно третий и четвертый смесители, второй гетеродин и второй фазовращатель на 90°; причем выход первого смесителя соединен с первым входом сумматора через третий смеситель, а выход второго смесителя соединен со вторым входом сумматора через последовательно включенные четвертый смеситель и второй фазоинвертор; выход второго гетеродина подключен ко второму входу третьего смесителя непосредственно и ко второму входу четвертого смесителя сигнала - через второй фазовращатель на 90°.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого фазокомпенсационного преселектора-смесителя, а на фиг.2 - частоты полезного сигнала ωс, гетеродина ωг зеркального канала ωз, промежуточной частоты ωпр.

На фиг.1 обозначено:

1 - усилитель радиочастоты (УРЧ);

2, 5, 6, 9 - смесители (преобразователи частоты сигналов);

3, 7 - гетеродины;

4, 8 - фазовращатели на 90°;

10 - сумматор;

11 - фазоинвертор;

12 - фильтр сосредоточенной селекции (ФСС);

13 - усилитель радиочастоты (УРЧ);

14 - детектор.

В целом - это схема радиоприемника. Блоки фазокомпенсационного преселектора-смесителя обведены пунктирной линией, а введенные элементы обведены точками.

Работа схемы происходит следующим образом:

uc(t)=Ucsin[ωct+θc0,t)].

С выхода УРЧ 1 сумма сигналов основного и зеркального uс(t)=Uсsin[ωсt+θсс,t)] каналов, т.е. u1(t)=uc(t)+uз(t),

поступает на одни входы первого 2 и второго 5 смесителей. Здесь θ(λ,t) - составляющая фаза сигнала, несущая информацию о передаваемом сообщении λ(t).

Колебания гетеродина 3 uг(t)=Uгsinωгt подаются на второй вход первого смесителя 2 непосредственно и на второй вход второго смесителя 5 - через фазовращатель 4 на 90°, т.е.

,

где выбрано ωгс, как показано на фиг.2. На выходе смесителей 2, 5, представляющих собой в эквиваленте перемножители сигналов с активной нагрузкой, образуются колебания:

u2(t)=u1(t)·uг(t)=0,5U1U2{cos[(ωгс)t-θcc,t)]+cos[ωзг)t+θзз,t)]+в.ч.},

u5(t)=u1(t)·u4(t)=0,5U1Uг{-sin[(ωгс)t-θcc,t)]+sin[ωзг)t+θзз,t)]+в.ч.}.

Здесь высокочастотные (в.ч.) составляющие представляют собой не разницу, а сумму частот, которые затем отображаются в ФСС.

Разница частот в обоих случаях равна первой промежуточной частоте

ωпр1гсзг.

Видно, что колебания u2(t) и u5(t) находятся в квадратуре между собой и поэтому, невзирая на разные знаки сигналов основного и зеркального каналов в u5(t), исключить зеркальный канал путем вычитания u5(t) из u2(t) невозможно.

Для такого исключения зеркального канала и введены указанные выше дополнительные элементы, обведенные точками на фиг.1.

Далее колебание u2(t) поступает на один вход третьего перемножителя 6, а колебание u5(t) - на один вход четвертого перемножителя 9. Колебания второго гетеродина 7 u7(t)=U7sinω7t поступают на второй вход перемножителя 6 непосредственно и на второй вход перемножителя 9 - через второй фазовращатель на 90° 8, т.е.

Частота колебания гетеродина 7 ω7пр1. Например, для стандартных промежуточных частот, используемых в железнодорожных радиостанциях системы ЖР-У,

fпр2=1,59 МГц, частота второго гетеродина fг2=24-1,59=22,41 МГц.

Поэтому на выходе перемножителей 6, 9 с активной нагрузкой будут колебания:

u6(t)=u2(t)u7(t)=0,25U1UгU7{sin[(ωпр17)t-θсс,t)]+sin[(ωпр17)t+θзз,t)]+В.Ч.},

u9(t)=u5(t)u8(t)=0,25U1UгU7{-sin[(ωпр17)t-θсс,t)]+sin[(ωпр17)t+θзз,t)]+В.Ч.}.

Здесь в В.Ч. входит предыдущие в.ч. и суммарные частоты второго преобразования, которые много больше второй промежуточной частоты ωпp2пр17.

Для приведенного выше примера сумма fпр1+f7=24+22,41=46,4 МГц>>1,59 МГц и поэтому ФСС, настроенный на fпр2=1,59 МГц, не пропускает на свой выход частоту 46,4 МГц.

В результате второго преобразования частоты сигналы основного канала на выходе блоков 6 и 9 находятся в противофазе, а сигналы зеркального канала - в фазе. Теперь можно исключить зеркальный канал путем вычитания u9(t) из u6(t).

Для этого колебания u6(t) подаются на один вход сумматора 10 непосредственно, а колебания u9(t) - на другой его вход через аналоговый фазоинвертор 11, в результате чего на выходе сумматора 10 имеется только колебание основного канала:

u10(t)=u6(t)-u9(t)=0,59U1UГU7sin[ωпр2t-θcc,t)]+В.Ч.

Далее сигнал u10(t) поступает на вход ФСС 12, пропускающий на свой выход только основной сигнал второй промежуточной частоты ωпр и не пропускающий В.Ч. составляющие.

Так фазокомпенсационным способом с помощью введенных элементов подавляется зеркальный канал. Степень этого подавления при одинаковых уровнях сигналов uσ(t) и u9(t) определяется выражением: σздб=lgsin0,5Δφ.

Так как фазовому сдвигу на 90° подвергается колебание гетеродина только одной частоты, то Δφ можно обеспечить очень малым, вплоть до 7 минут.

В этом случае σз=80 дБ вместо 35, как в прототипе. Так как вторая промежуточная частота низкая (ωпр2пр1), то существенно упрощается ФСС на выходе сумматора. Но при втором преобразовании частоты появляется второй зеркальный канал, отстоящий от частоты ωпр1 полезного сигнала на 2ωпр2.

Второй зеркальный канал автоматически устраняется, как и первый, фазокомпенсационно, что можно показать аналитически, выделив из uпр1(t) составляющую, частота которой ниже частоты второго гетеродина ω7 на ωпр2.

Технико-экономическим эффектом изобретения является повышение качества речевых сообщений за счет подавления побочных каналов приема фазокомпенсационным способом с высокой степенью 80 дБ вместо 35 дБ и упрощения и удешевления приемника.

Похожие патенты RU2388145C2

название год авторы номер документа
ФАЗОКОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПОДАВИТЕЛЬ ЗЕРКАЛЬНОГО КАНАЛА В ПРИЕМНИКЕ РАДИОСИГНАЛОВ 2014
  • Волков Анатолий Алексеевич
RU2569578C1
СИСТЕМА ДЛЯ РАДИОТЕЛЕФОННЫХ СООБЩЕНИЙ НА АВТОМАГИСТРАЛЯХ 2009
  • Заренков Вячеслав Адамович
  • Заренков Дмитрий Вячеславович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Койнаш Борис Васильевич
RU2395121C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ 2004
  • Андреев Андрей Михайлович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Мирталибов Тахир Ахметович
  • Сазонов Константин Викторович
RU2270522C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ТЕЧИ В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Заренков В.А.
  • Заренков Д.В.
  • Дикарев В.И.
  • Койнаш Б.В.
RU2263887C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПОВЕЩЕНИЯ О ПАВОДКЕ ИЛИ СЕЛЕ 1999
  • Дикарев В.И.
  • Доронин А.П.
  • Петроченко В.М.
RU2150751C1
СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ ПРИЕМНИК СЛОЖНЫХ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ С ДВОЙНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ 2015
  • Мельников Владимир Александрович
  • Ефимов Владимир Васильевич
  • Дикарев Виктор Иванович
RU2583724C1
СПОСОБ РАННЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2016
  • Рогалёв Виктор Антонович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Горшков Лев Капитонович
RU2623988C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ДВУХПРОВОДНЫХ СЕТЯХ С ЗАЩИТОЙ ОТ ХИЩЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2010
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Журкович Виталий Владимирович
  • Сергеева Валентина Георгиевна
  • Рыбкин Леонид Всеволодович
  • Михайлов Виктор Анатольевич
  • Гянджаева Севда Исмаил Кызы
RU2439588C1
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ ЗАСЫПАННЫХ БИООБЪЕКТОВ ИЛИ ИХ ОСТАНКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2009
  • Заренков Вячеслав Адамович
  • Заренков Дмитрий Вячеславович
  • Дикарев Виктор Иванович
RU2401438C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗЕРКАЛЬНОГО КАНАЛА 2016
  • Андреев Андрей Михайлович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Маковский Вячеслав Николаевич
  • Семенова Галина Александровна
RU2616572C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 388 145 C2

Реферат патента 2010 года ФАЗОКОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРЕСЕЛЕКТОР-СМЕСИТЕЛЬ ПРИЕМНИКА РАДИОСИГНАЛОВ

Изобретение относится к области приема радиосигналов. Достигаемый технический результат - повышение качества приема за счет повышения степени подавления зеркального канала приема до требуемого значения σ3=80 дБ. Фазокомпенсационный преселектор-смеситель приемника радиосигналов содержит усилитель радиочастоты, четыре смесителя, два гетеродина, два фазовращателя на 90°, фазоинвертор, сумматор, фильтр сосредоточенной селекции. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 388 145 C2

Фазокомпенсационный преселектор-смеситель приемника радиосигналов, состоящий из усилителя радиочастоты (УРЧ), первого и второго смесителей, гетеродина, фазовращателя на 90°, фазоинвертора, сумматора, фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), причем сигнальные входы обоих смесителей соединены между собой и подключены к выходу УРЧ приемника, а гетеродин своим выходом подключен ко второму входу первого смесителя непосредственно и ко второму входу второго смесителя через фазовращатель на 90°; выход сумматора подключен к входу ФСС, отличающийся тем, что в него введены дополнительно третий и четвертый смесители, второй гетеродин и второй фазовращатель на 90°, причем выход первого смесителя подключен к одному входу сумматора через третий смеситель, а выход второго смесителя подключен к другому входу сумматора через последовательно включенные четвертый смеситель и фазоинвертор; выход второго гетеродина подключен к другому входу третьего смесителя непосредственно и к другому входу четвертого смесителя через второй фазовращатель на 90°.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2388145C2

ЧИСТЯКОВ Н.И., СИДОРОВ В.М
Радиоприемные устройства
Связь
- М., 1974, с.329
ПРИЁМНИК СИГНАЛОВ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ "НАВСТАР" И "ГЛОНАСС" 2002
  • Заренков В.А.
  • Заренков Д.В.
  • Дикарев В.И.
RU2231218C1
US 5263194 A, 16.11.1993
US 6735423 B1, 11.05.2004
Радио, №7, 2005, с.43, 44, 46, рис.1, 2
ВЕРЗУНОВ М.В
Однополосная модуляция в радиосвязи
Воениздат Министерства Обороны СССР
- М., 1972
Приспособление в пере для письма с целью увеличения на нем запаса чернил и уменьшения скорости их высыхания 1917
  • Латышев И.И.
SU96A1

RU 2 388 145 C2

Авторы

Волков Анатолий Алексеевич

Волкова Ирина Анатольевна

Даты

2010-04-27Публикация

2008-06-26Подача